جدیدترین اخبارومقاله ها

دسته بندی موضوعی

کاربرد لباس هوشمند در حوزه مهندسی پزشکی وقتی لباس با فن آوری دیجیتال هوشمند می شود

با اختراع پارچه ها و لباسهای هوشمند یا به اصطلاح کامپیوتری، آنچه انسانها از آن به عنوان پوشش استفاده میکنند در سالهای آینده در مقایسه با سالیان طولانی از زمانی که انسانها برای نخستین بار پوشیدن لباس را تجربه کرده اند، بیشترین و شگفت انگیزترین تحولات را خواهد داشت. امروزه در برخی  از لباسهای هوشمند عرضه شده به بازار این تحولات را میتوان نظاره گر بود.

این لباسها که برای نخستین بار در دسترس عموم قرار گرفته اند در آیندهای نه چندان دور وارد مرحله تولید انبوه خواهند شد. یکی از ویژگیهای منحصر به فرد لباسهای هوشمند استفاده از موادی در تولید پارچه مورد استفاده است که موجب ایجاد خصوصیات جالبی در این لباس میشود که تا چند سال گذشته حتی تصور این ویژگیها نیز ناممکن به نظر میرسید. برای مثال برخی از این نوع لباسها نه تنهافردی را که آن لباس را بر تن دارد نسبت به واکنشهای ایجاد شده در بدن آگاه میسازد بلکه میتواند خود را به گونهای با شرایطی که فرد با آن مواجه شده است تطبیق دهد که موجب بهبود عملکرد فرد درآن شرایط شود. یکی از انواع این پارچههای هوشمند از ترکیب پلاستیک و شیشه ساخته شده است که اگر در آنها مدارهای الکتریکی قرار داده شود این مدارها میتوانند چگونگی انعکاس نور در پارچه را تحت تاثیر خود قرار داده و در شرایط مختلف تغییر رنگ دهند. پارچههای هوشمند میتوانند با از بین بردن اثرات ناشی از تعرق در سطح پارچه سطح پوست بدن را خشک نگاه داشته و از ایجاد بوی نامطلوب جلوگیری کنند.

بعضی از پارچه های هوشمند با توجه به دمای محیط بیرونی، میزان تهویه یا گرمای لازم برای بدن راتامین میکند. این پارچهها هیچگاه چروک نمیشود و علاوه بر این که ضد لک است هرگز حتی پس از گذشت سالها از زمانی که فرد آن را میپوشد، تغییر شکل نمیدهد. بعلاوه این پارچهها مانع از رشدعوامل میکروبی نظیر ویروس، قارچها و باکتریها در سطح پارچه خواهد شد و به این ترتیب اصلا نیازی به شستشو نخواهد داشت. کلر یکی از عناصر است که از آن در تهیه پارچههای هوشمند استفاده شده است. این عنصر هرگونه آلودگی را از سطح پارچه پاک کرده و از بین میبرد. یکی از ویژگیهای منحصر به فرد کلر در این است که دیواره سلولی باکتریها را منهدم میسازد. از این ماده در تولید موادشوینده استفاده میشود. لباسهای هوشمند از جنس پارچههایی است که حسگرهای موجود درآنها میتواند شدت ضربان قلب، میزان اکسیژن و دیگر عناصر موجود در خون، میزان کالری مصرفی دربدن و شدت تنفس فرد را نیز نمایش دهد. این لباسها علاوه بر این که میتواند از مزایای بسیار زیادی برای ورزشکاران برخوردار باشد، میتواند نقش بسیار مهمی در کنترل وضعیت سلامت افراد مبتلا به بیماری خطرناک مانند دیابت داشته باشد.

 

منسوجات هوشمند

zang162_2.jpg

منسوجات هوشمند ساختاری است که شرایط محیطی را احساس و نسبت به آنها واکنش نشان می دهد. بسته به نحوه واکنش، منسوجات هوشمند به

چند دسته تقسیم می شود:


  منسوج هوشمند غیرفعال که تنها شرایط محیطی را حس می کند.
 منسوج هوشمند فعال که شرایط محیطی را حس و واکنش نشان می دهد.
  منسوج هوشمند بسیار فعال که شرایط محیطی را حس و واکنش نشان می دهد و خود را با آنها سازگار می کند.
  منسوج فوق العاده هوشمند که قادر به انجام وظیفه براساس یک طرح از پیش تعیین شده است.
منسوجات هوشمند کاربردهای بسیاری در زمینه های پزشکی، نظامی امدادی، ورزشی و .... دارد.

چگونگی ساختار منسوجات هوشمند

zang162_3.jpg

با استفاده از تکنولوژی های مدرن نظیر سنسورها و پردازشگرها در منسوجات نساجی، می توان به یک منسوج هوشمند دست یافت. اساسا 5 واحد مجزا را می توان برای یک لباس هوشمند متصور شد:
1- حس کننده ها یا سنسورها، 2- پردازشگر، 3- واحد عمل کننده یا به کار اندازنده، 4- انباره، 5- سیستم ارتباطی
هر واحد نقش معینی دارد ولی ممکن است که البسه هوشمند شامل همه اجزاء فوق نباشد.


نحوه عملکرد منسوجات هوشمند
حس کننده ها
حس کننده ها پارامترهای مورد نیاز را از بدن و یا محیط دریافت می کنند، از آن جا که البسه در تماس مستقیم با بدن است پس این نوع منسوجات، وسائل خوبی برای اندازه گیری متغیرهای بیولوژیک بدن نظیر حرارت بدن، فشار خون، رطوبت بدن، تنفس و ضربان قلب است.
پردازشگرها

zang162_4.jpg

از آن جا که منسوجات هیچ گونه امکانی برای پردازش حجم بسیار داده های ارسالی از سنسورها را ندارند، بنابراین استفاده از قطعات الکترونیکی الزامی است. پردازشگرها در یک فرم مینیاتوری و قابل انعطاف در دسترس هستند، آنها در بسته بندی های ضدآب قرار دارند، اما هنوز هم در اصل دوام آنها محدودیت وجود دارد. در این زمینه تحقیقات به سمتی پیش می رود که این پردازشگرها را بتوان بر روی الیاف تثبیت نمود. در این مورد بایستی بر محدودیت هائی نظیر دوام در برابر شستشو و تغییر شکل غلبه نمود تا بتوان آنها را به صورت تجاری به بازار عرضه کرد.
واحد عمل کننده
واحد عمل کننده به پالس ارسالی از طرف سنسورها واکنش نشان می دهد. این واحد واکنش ها می تواند شامل: ایجاد صدا، آزاد کردن مواد، به حرکت درآوردن و غیره باشد. مواد تغییر شکل دهنده حافظه دار، بهترین مثال در این زمینه است. این مواد به دلیل قابلیتشان برای واکنش در برابر تغییرات حرارت، می توانند به عنوان عمل کننده مورد استفاده قرار گیرند و با تجهیزات یک منسوج هوشمند ارتباط برقرار کنند. چالش اصلی در مورد کاربرد عمل کننده ها این است که چه طور می توان عمل کننده های بزرگ مکانیکی را طراحی نمود که همانند ماهیچه های مصنوعی عمل کند. نوع دومی از این عمل کننده ها، شیمیائی هستند که در شرایط معینی، موادی را آزاد می کنند. این عمل کننده ها به طور تجاری به بازار عرضه شده اند. آنها موادی نظیر محصولات محافظ پوست، مواد معطر و یا مواد ضدباکتری را آزاد می کنند.
انباره ها
عمومی ترین فرم انباره ها، مکانی برای ذخیره داده ها و یا انرژی است. حس کردن، پردازش و واکنش نیازمند انرژی، عموماً انرژی الکتریکی است.منابع انرژی که برای پارچه ها در دسترس است عبارتند از: حرارت بدن، حرکات مکانیکی بدن و انرژی خورشیدی. هنگامی که از ذخیره انرژی نام برده می شود، اولین چیزی که به ذهن خطور می کند باتری است.
باتری های امروزی در حال کوچک و سبک شدن است، حتی نوع انعطاف پذیر آنها نیز در دسترس بوده، که باتری های لیفی طراحی شده، در یکی از دانشگاه های استرالیا نمونه ای از این باتری است.


برخی نمونه پارچه های هوشمند عبارتند از:

zang162_5.jpg

 Gore Tex
این پارچه که برای البسه رو مورد استفاده قرار می گیرد ، حاوی غشائی از جنس کربن در داخل خود است که مانع از انتشار بوی انسان که به راحتی توسط حیوانات قابل درک است ، می شود. این پارچه برای سیاحان و شکارچیان می تواند مورد استفاده قرار گیرد.
 Coolmax
این پارچه ها می توانند رطوبت بدن را اندازه بگیرند. عموما از این نوع پارچه در البسه حلقوی پودی که برای دوندگان و کسانی که راهپیمائی می کنند، مورد استفاده قرار می گیرد. منسوج قادرست که رطوبت موجود بر روی بدن ورزشکار را منتقل و اجازه دهد که تبخیر شود. در این صورت هیچ گونه احساس رطوبت در پارچه وجود نخواهد داشت.
 Innova

این پارچه از جنس یک نوع پلی اولفین جدید است. این پارچه با انتقال عرق از روی پوست منجر به تبخیر آن شده و در این حالت بدن در هنگام فعالیت بدنی خنک نگه داشته می شود. علاوه بر این بدن شخص در صبح زود قبل از انجام فعالیت ورزشی به نحو مطبوعی گرم نگه داشته می شود، ضمن این که البسه تهیه شده از این پارچه ها بسیار سبک است.
 X Static
این پارچه از خواص آنتی باکتریائی فلز نقره استفاده می کند و از آن برای البسه پزشکی، باند زخم و نیز البسه ورزشی استفاده می شود. نقره با پروتئین ها در درون و بیرون غشای سلول باکتریائی
zang162_7.jpgپیوند برقرار نموده و منجر به کشتن باکتری ها می شود. از طرفی منجر به ایجاد بوئی می شود که آنها را برای استفاده در جوراب های ورزشی مناسب ساخته است.

سیستم ارتباطی

سیستم ارتباطات برای یک منسوج هوشمند می تواند شامل بخش های متعددی نظیر ارتباط بین اجزاء در داخل یک منسوج هوشمند توسط استفاده از الیاف نوری و یا نخ های رسانا برقرار باشد.
کاربرد الیاف هوشمند در علم پزشکی
در علم پزشکی استفاده های فراوانی از الیاف هوشمند می شود. مثلابه تازگی گروهی از محققان توانسته اند با توجه به کاربردهای شبه زیستی این نوع الیاف، از آنها در ساخت اجزاء مصنوعی بدن مانند ریه (الیاف پلی استر یا تفلون) و ... را تولید کنند و با استفاده از همین الیاف ویروس بیماری ایدز و هپاتیت B را بدون فیلتر جدا کنند.
اما مهم ترین کاربرد پزشکی این الیاف استفاده از آن ها در ساخت لباس های هوشمند پزشکی است. این لباس ها به تله مدیسین Tele Medicine معروفند، تله مدیسین در لغت به معنای پزشکی از راه دور است. در کنار بهداشت الکترونیک،
zang162_6.jpgمراقبت های پزشکی و کنترل بهداشت از راه دور یکی از آخرین دستاوردهای علم پزشکی به شمار می رود که در آن از علوم مهندسی   ارتباطات، الکترونیک و کامپیوتر استفاده شده است.
به کمک تله مدیسین می توان بیمار را در هر نقطه ای از دنیا به صورت مداوم تحت نظر و علائم حیاتی وی از قبیل فشار خون، ضربان قلب و ... را در هر لحظه در اختیار    داشت.

 

با توجه به پیشرفت و گسترش محدوده دانش بشری، کاربرد الیاف و منسوجات هوشمند می رود که در زندگی روزمره انسان به عنوان یک امر بدون جایگزین تبدیل شود.   گسترش استفاده از این نوع الیاف در صنایع فضائی ، پزشکی و زیست محیطی آن چنان قابل توجه است که در آینده نه چندان دور بخش اعظم تولیدات شامل این نوع   محصولات می شود. استفاده از این الیاف و منسوجات در بعضی موارد آن قدر مقرون به صرفه است که متخصصان و دست اندرکاران صنایع، دیگر استفاده از هیچ ماده   دیگری را تصور نمی کنند.
پژوهشگران با استفاده از نانو ذرات فلزی لباسهای هوشمندی تولید کردند که قادر به دریافت سیگنالهای حیاتی بدن است و در صورت وجود شرایط غیرعادی اطلاعات   دریافتی را به پزشک ارایه میدهد. با استفاده از نانو ذرات فلزی به این منسوجات قابلیت رسانایی داده شد تا بتوان آن را در زمینه های مختلف کاربردی کرد. این منسوجات در تولید پارچه های هوشمند کاربرد دارند، با استفاده از این منسوجات می توان لباسی تولید کرد که بتواند سیگنالهای قلب را دریافت کرد. این منسوجات در حوزه مهندسی   پزشکی کاربرد داشته و دارای سنسورها و پردازشگرهایی هستند که با استفاده از آن میتوان سیگنالهای حیاتی نظیر ضربان و سیگنالهای قلب و دمای بدن فرد را دریافت کرد. اطلاعات به دست آمده امکان دریافت از طریق سیستم مرکزی کنترل نیز فراهم شده است، اطلاعات دریافت شده توسط پردازشگر مرکزی آنالیز و در شرایط بروز علایم غیرعادی پیام به پزشک و کاربر به صورت همزمان ارسال خواهد شد.

 

لباس های هوشمند برای نوزادان

zang162_9.jpg

پدر و مادرها معمولا از طریق حس بویایی و با تاخیر متوجه می شوند که باید لباس نوزاد خود را تعویض کنند اما اکنون فناوری جدیدی پیامی مبنی بر نیاز به تعویض لباس نوزادان را برای پدرها و مادرها در قالب پیامک یا ایمیل ارسال می کند. این فناوری در واقع نوعی لباس نوزاد است که می تواند نشانه های حیاتی نوزاد را خوانده و آنها را بر روی موبایل، رایانه ها یا تبلت ها ارسال کند. حسگرهای این لباس در زیر پارچه مخفی شده اند تا امکان دسترسی به آنها وجود نداشته باشد. این حسگر پوشیدنی قابل شستشو بوده و می تواند رطوبت، حرکت، حرارت پوست و ضربان قلب را ردیابی کند.این لباس های حسگر از طریق رادیوی دیجیتال کم مصرفی به اینترنت وصل می شود و قابل شارژ است.این لباس می تواند اطلاعاتی را که با استفاده از ارتباطات بی سیم و ارزیابی وضعیت نوزاد به صورت روزانه و یا در هنگام شب که کنترل بر روی نوزادان دشوار تر خواهد شد، به دست آورده است به رایانه ها، موبایل ها یا تبلت های خانواده ها ارسال کند. پیام های دریافت شده اطلاعاتی هستند که در زمان حقیقی و به واسطه ایجاد تغییر در وضعیت یا نشانه های حیاتی نوزاد به ثبت رسیده اند.

تشخیص علت گریه کودک با لباس هوشمند

zang162_10.jpg

محققان لباس هوشمندی برای نوزادان طراحی کردهاند که مجهز به حسگرهایی برای تشخیص علت گریه و بررسی وضعیت جسمانی کودک است. حسگرهای تعبیه شده در تار و پود لباس هوشمند نوزادان، دمای بدن، ضربان قلب و حرکات کودک را بررسی و گزارشی از وضعیت کودک در اختیار والدین قرار میدهد.
لباس هوشمند با تشخیص رطوبت در لباس کودک، زمان مناسب تعویض پوشک را از طریق ارسال ایمیل یا پیام کوتاه به اطلاع والدین میرساند.
هر لباس مجهز به فرستندههایی قابل اتصال به تلفن همراه هوشمند و رایانه است و والدین با نصب نرمافزارهای مخصوص میتوانند دادههای دریافتی درخصوص وضعیت سلامت نوزاد را مورد بررسی قرار دهند.
با نصب یک نرم افزار بر روی تلفن همراه هوشمند ، والدین قادر خواهند بود از سطح فعالیت بدنی، ضربان قلب و وضعیت جسمی نوزاد آگاه شوند که در این حالت احتمال بروز آپنه خواب و سایر خطرات مرتبط با سندرم مرگ ناگهانی نوزاد (SIDS) به طور چشم گیری کاهش مییابد.
این لباس به طور آزمایشی در بیمارستان کودکان مورد آزمایش قرار گرفته است و محصول نهایی پس از تکمیل شدن به قیمت 100 دلار عرضه خواهد شد.

zang162_11.jpg

کاهش مرگ ناگهانی نوزادان با لباس هوشمند مجهز به مدارهای کششی
محققان، لباس هوشمندی مجهز به صفحات مداری کششی طراحی کرده اند که می تواند خطر بروز مرگ ناگهانی نوزادان را کاهش دهد. تاکنون علت دقیقی برای بروز سندرم مرگ ناگهانی نوزاد (SIDS) شناسایی نشده است و محققان برای به حداقل رساندن این خطر، دستگاه های مختلفی طراحی کرده اند که ضربان قلب و وضعیت تنفس نوزاد را به صورت مستمر مورد بررسی قرار می دهند.این صفحه مداری از پلی یورتان و با استفاده از فناوری های متداول تولید شده است و می تواند باعث کاهش چشمگیر قیمت لباس هوشمند در صورت عرضه تجاری شود. پلی یورتان حالت کششی و ارتجاعی دارد و صفحات مداری درون لباس در قسمت های سینه، شکم و پشت، وضعیت تنفس نوزاد را مورد بررسی قرار می دهد؛ با توقف تنفس و ثابت ماندن وضعیت قفسه سینه نوزاد، حسگرها بلافاصله هشداری به والدین اعلام میکنند. محققان آلمانی قصد دارند از صفحات مداری کششی در کاربردهای دیگری مانند باندهای فشار و چسب های هوشمند استفاده کنند.چسب هوشمند با استفاده از صفحات مداری پلی یورتان با مجهز شدن به آشکارساز نور و لامپ آبی LED روی پوست قرار می گیرند؛ نور فلورسنت آلی به داخل بدن تزریق می شود که توسط آشکارساز نور قابل شناسایی است و میتواند نیاز به انجام آزمایش خون را مرتفع کند.آزمایشات بالینی اولیه این چسب آغاز شده است، اما عرضه این محصول تا پنج سال آینده محقق نخواهد شد.

 اصلاح حرکات ورزشی غلط با لباس هوشمند هشداردهنده

zang162_12.jpg

 بسیاری از افراد به دلیل استفاده از مربیان غیر حرفه ای و یا انجام حرکات ورزشی غلط، دچار آسیب های عضلانی می شوند. با لباس هوشمند Move دیگر نیازی به مربی نخواهد بود چراکه فناوری به کار رفته در این لباس با تشخیص حرکات ورزشی و اعلام هشدار لرزشی، فرد را برای انجام حرکات صحیح ورزشی و دستیابی فرم ایدهآل بدن راهنمایی می کند.
در این لباس هوشمند چهار سنسور کششی تعبیه شده که برای تشخیص حرکات بدن در زمان انجام تمرینات ورزشی مورد استفاده قرار می گیرد. سنسورها در طول انجام تمرینات ورزشی، طرز قرار گرفتن بدن و عضلات را مورد بررسی قرار می دهند و در زمان انجام یک حرکت اشتباه، سیستم لرزشی فعال می شود تا فرد بلافاصله نوع حرکت خود را اصلاح کند. این سیستم هشداری ارتعاشی به ویژه برای انجام حرکات دقیق در تمریناتی مانند یوگا و پیلاتیز بسیار حائز اهمیت است. از دیگر کاربردهای فناوری Move انجام صحیح حرکات فیزیوتراپی و ورزش درمانی عنوان شده است؛ همچنین ورزشکاران رشته هایی مانند گلف و بیس بال نیز می توانند برای اصلاح حرکات بدن و افزایش توانایی های خود از این فناوری استفاده کنند. با استفاده از یک برنامه نرم افزاری ویژه تلفن همراه هوشمند و فناوری Move می توان مجموعه ای از تمرینات ورزشی مناسب را برای هر فرد در نظر گرفت. پوشیدن لباس هوشمند مجهز به فناوری Move با سیستم هشدار لرزشی در طول روز می تواند به اصلاح فرم مناسب بدن و جلوگیری از صدمات ناشی از شیوه های نادرست نشستن، پیشگیری کند.

لباس هوشمند برای انتقال وضعیت بیمار به پزشک

zang162_13.jpg

محققان هشت کشور اروپایی در قالب یک پروژه تحقیقاتی تی شرت هوشمند به ویژه برای بیمارانی که نیاز به مراقبت های طولانی مدت دارند تولید کردند. هیچکس دوست ندارد به پزشک مراجعه کند. افرادی نیز که به مطب ها مراجعه می کنند باید مدتی را در اتاق انتظار صرف کنند و پزشک نیز که اغلب مجبور است کل روز را صرف گوش کردن به گلایه های بیماران از مشکلات سلامتی شان کند، به سرعت به معاینه فرد می پردازد و گاهی نیز متوجه برخی مشکلات بیمار نمی شود. همچنین حق ویزیت را نیز نباید فراموش کرد.اما اکنون محققان تی شرت هوشمندی ساخته اند که به انواع حسگرها مجهز و برای تشخیص بیماری ها ساخته شده است. این تی شرت هوشمند درپروژه ای تحت عنوان Chronius تولید شده است.
این تی شرت به ویژه برای بیمارانی طراحی شده است که از بیماری انسداد ریوی مزمن( COPD) و بیماری مزمن کلیوی رنج می برند. با این حال این تی شرت می تواند برای افرادی که به دلیل ابتلا به بیماری های مزمن مشابه و غیرقابل درمان که می بایست مراقبت های درمانی طولانی مدت داشته باشند، قابل استفاده است.
 این تی شرت دارای حسگرهای نظارت بر قلب و تنفس است. این تی شرت مانند دیگر پوشاکی که بر اساس سیستم نظارت پزشکی تولید می شوند، دارای حسگرهای نظارت بر قلب، تنفس و فعالیت است.

zang162_14.jpg

 با این حال طراحی باز و انعطاف پذیر آن حاکی از ترکیب حسگرها به گونه ای است که می توان برای پاسخ به نیازهای خاص بیمار از جمله داشتن چند بیماری همزمان ، آنها را تغییر داد.
بخش پوشیدنی این سیستم برای کار با دستگاه های خارجی مانند ترازوی دیجیتالی، گلوکومتر، نمایشگرهای فشار خون، اسپیرومتر، و حتی حسگرهای کیفیت هوا در اتاق بیمار، طراحی شده است.
این حسگرها به تلفن هوشمند متصل می شوند که اطلاعات وضعیت سلامت بیمار را به پزشک منتقل می کند. در نهایت داده های بیمار به کمک یک نرم افزار هوشمند تجزیه و تحلیل می شود. در حال حاضر درمان چنین بیماری هایی نیازمند مراجعه دائم بیمار به پزشک است.
مراجعه های حضوری بیماران به مراکز درمانی موجب هدر رفت وقت و هزینه برای بیماران و سیستم درمان هر کشوری است.اگر بتوان بیماران را از راه دور نظارت کرد تعدادمراجعات حضوری آنها به پزشک بسیار کاهش می یابد وسیستم درمان می تواند تمرکزخود را بربیماران دیگری که نیازمند دریافت خدمات درمانی مستقیم هستند افزایش دهد.

zang162_15.jpg

آزمایش سیستم بهداشت و درمان از راه دور نشان می دهد نظارت از راه دور می تواند تا 30 درصد مراجعه حضوری بیمار را کاهش دهد. همچنین مرتبط بودن به یک سیستم کنترل از راه دور به آن معناست که درصورت بروز هرگونه بحرانی برای سلامت بیمار، پزشک به یاری او خواهد آمد.آزمایش این سیستم در اسپانیا و ایتالیا بر روی بیمارانی که فقط به مشکلات کلیوی یا ریوی مبتلا بودند با موفقیت انجام شده است. اکنون محققان می خواهند این تی شرت را بر روی 300 بیمار در دیگر کشورهای اروپایی از جمله اسپانیا، استونی، اسلوونی، سوئد و انگلیس با تمرکز خاص بر روی بیماران مبتلا به دو یا چند بیماری مختلف مانند بیماری ریوی و دیابت ، دوباره آزمایش کنند. اگرچه هزینه تی شرت ها بسیار زیاد است اما چین و آمریکا نیز خواهان استفاده از آن شده اند. این در حالی است که سازمان های ورزشی نیز منتظر استفاده از این سیستم برای ورزشکارانشان هستند.

پیشگیری از کمردرد با لباس هوشمند

zang162_16.jpg

 سیستم اندازهگیری حرکت سهبعدی کمر انسان که توسط یک محقق ایرانی طراحی شده ، زمینه شناسایی و پیشگیری از دردهای ناحیه کمر را برای پزشکان ایرانی فراهم میکند.طراح و سازنده اصلی این سیستم ،درباره ابتکاری که در طراحی «سیستم پوشیدنی اندازهگیری حرکت سهبعدی کمر انسان با استفاده از فناوری سنسورهای پارچه ای» به کار گرفته شده است، بیان می کند که برای سنسورهای این سیستم از نانوالکترواکتیو پلیمرها استفاده شده است.
با توجه این که نانو الکترواکتیوبلیمرها به صورت رنگ بر روی پارچه چاپ میشوند، این سنسورها با یک فناوری خاص چاپ میشوند. الکترواکتیو پلیمرها در واقع موادی هستند که در دهههای اخیر کشف و سنتز شدهاند و خواص فیزیکی و شیمیایی جالبی دارند که توجه محققان را به ویژه در زمینههای پزشکی، بیومواد، نانودارو و نانومواد به خود جلب کردهاند. سنسورهای چاپ شده بر روی پارچه پتانسیومتر هستند و با کشیده شدن و تغییر مقاومت در بخشهای مختلف بدن، جهتهای مختلف حرکت، زاویه، شدت و شتاب حرکات کمر را اندازهگیری میکنند. در واقع تغییر مقاومت از طریق کالیبراسیون و فرآیند ترکیب اطلاعات، به تغییر زاویه بدن انسان یعنی زاویهای که بیانگر تغییر حرکت کمر انسان است، تبدیل میشود.
این دستگاه به صورت پرتابل کار میکند و فرد میتواند لباس این سیستم را مانند یک لباس معمولی به تن کند و در طول روز به فعالیتهای روزمره خود بپردازد. دیتالاگری که برای این لباس در نظر گرفته شده، نیز کاملا ساخت داخل است و میتواند حداقل طی 24 ساعت، از 80 سنسور پارچه ای دادهبرداری کند. این دیتالاگر بر روی کمربند فرد نصب میشود تا مزاحمتی برای کارهای روزمره او نداشته باشد.

 دستگاه حرکات کمر
استفاده از این دستگاه با توجه به تکنولوژی به کار رفته در آن، دقت در اندازهگیری حرکات کمر و قیمت تمام شده بسیار بهینه است.بهای واردکردن یک سیستم خارجی پرتابل از این دست تقریبا یک میلیارد تومان است و هدف اصلی از ساخت چنین سیستمی تولید یک نمونه کاملا بومی، ارزانقیمت با یک سیستم کاملا نوین و بالاتر از نمونه های خارجی آن بوده است.پیش از این نیز نمونههایی از این سیستم پرتابل در خارج از کشور ساخته شده است اما سنسور بر روی لباس این سیستمها چاپ نشده و با چسب چسبیده میشد که همین موضوع دقت دستگاه را پایین میآورد.کاربرد اصلی این سیستم در مهندسی پزشکی است. از این دستگاه میتوان در بحثهای بیومکانیک شغلی برای پیشگیری استفاده کرد؛ به این شیوه که دستگاه با ثبت حرکات فرد، حرکات خطرزا را در هر شغلی شناسایی میکند.
متأسفانه برخی از فعالیتهای روزمره به مرور زمان آسیبهای جدی به فرد وارد میکند. در سال 2009 مشخص شد که میزان شیوع کمردرد در ایران ، برابر با شیوع کمردرد در استرالیا است.
طبق بررسیهای استرالیاییها، هر ساله حدود 10 میلیارد دلار در این کشور صرف هزینههای درمان، فیزیوتراپی و جراحی دردهای کمر میشود که احتمالا به میزان هزینه ها در ایران نزدیک است.

 

zang162_17.jpg

لباس هوشمند، فناوری جدید برای درمان کمردرد

 دانشجویی طرحی ارائه کرده است که راه حل خوبی برای درمان بیماری شایع دنیای امروز به ویژه کمردرد مزمن است.
  Spinove (ستون فقرات + نو) لباس هوشمندی است که با ایجاد گرما، سرما و تحریک الکترونیکی ماوراء پوستی اعصاب (TENS) کمردرد را درمان می کند. این وسیله با استفاده از حسگرهای انعطاف پذیر بیمار را کمک می کند تا وضعیت بدنش در حالت درستی قرار گیرد.

 

 

طراحی لباس هوشمند جهت افزایش تحمل سربازان در برابر خستگی
مهندسان موسسه ویس دانشگاه هاروارد در حال کار بر روی یک لباس هوشمند هستند که به ارتقای مقاومت فیزیکی کمک کرده و بروز خستگی را به تاخیر میاندازد و به طور بالقوه مقاومت بدن را در برابر آسیبها در زمان حمل بارهای زیاد افزایش میدهد.
این لباس با به تاخیر انداختن بروز خستگی باعث میشود که فرد بتواند مسافتهای طولانیتر را طی کرده و همچنین در برابر آسیبهای محتمل از حمل تجهیزات سنگین، افراد را مقاوم خواهد کرد.
این لباس سبک، موثر و غیر محدود از دستگاههای کمکی قابل پوشش ساخته خواهد شد که از چندین فناوری بدیع نیز برخوردار خواهد بود. یکی از آنها یک حسگر کششی بوده که بر مکانیک زیستی بدن بدون نیاز به ابزارهای سخت رایج که اغلب در حرکت اختلال ایجادمیکنند، نظارت میکند. این سیستم میتواند به صورت بالقوه به شناسایی آغاز خستگی بپردازد. علاوه بر آن، یکی از فناوریهای به کار رفته در این لباس میتواند به کاربر در حفظ تعادل با ارائه ارتعاشات مکانیکی سطح پائین که عملکرد حسی بدن را ارتقا میبخشند، کمک کند. این لباس جدید هوشمند برای غلبه بر چندین مشکل که عموما با سیستمهای کنونی پوششی همراه هستند، از جمله ملزومات نیروی بزرگ و ساختار کلی سخت آنها طراحی خواهند شد.
این فناوریهای ایجاد شده میتوانند از کاربریهای بسیار بیشتری نیز برخوردار باشند. برای مثال از دستگاههای نرم قابل پوشش مشابه میتوان برای افزایش مقاومت در کهنسالان و ارتقای تحرک در افراد دچار به ناتوانیهای فیزیکی استفاده کرد.


 لباسهای لمسی و هوشمند

zang162_18.jpg

 در واقع پدیدههای جدیدی مانند تبلتها و موبایلهای هوشمند با اپلیکیشنها و برنامههای کاربردی مختلف شاید بهترین نمونه برای این موضوع باشند. با این حال اما گویا فعالان و کارشناسان حوزه تکنولوژی همچنان به دنبال راهها و محصولاتی برای راحتی بیشتر افراد هستند و برای این کار از هر چیزی حتی لباسی که به تن میشود هم استفاده میکنند.
در حالی که اغلب افراد باید همیشه موبایل خودشان را در دسترس بگذارند تا متوجه تماسها شوند، تصور این که بتوان بدون نیاز به گوشیهای موبایل و فقط از طریق لمس لباسهایمان تماسها را جواب داد واقعا جالب است. این تصور اگر چه برای خیلی از ما دور از انتظار و عجیب است، اما انگار قرار است تا چند سال آینده به حقیقت بپیوندد.
این شرکت که در زمینه تولید لباسهای ورزشی البته از نوع تکنولوژیکی و مبتنی بر تکنولوژیهای پوشیدنی فعالیت میکند، برای شروع و نزدیک شدن و پردازش ایده ساخت لباسهای هوشمند لمسی به تازگی یک کمربند هوشمند را به بازار معرفی کرده است.
این کمربند، به بررسی عملکرد ورزشکاران و میزان فشار وارد شده بر عضلات و استخوانهای آنها در هنگام ورزش میپردازد. این کمربند با بسته شدن در قسمت میانی قفسه سینه ورزشکاران، میتواند مواردی مثل سرعت حرکت، شدت یا فشار تمرینها، سرعت طپش قلب و میزان کالری سوخته شده را اندازه بگیرد و آمارهای مربوط به تمرینات قبلی را هم به صورت یک تاریخچه کامل ارائه کند.
این محصول دارای یک حسگر هوشمند و سیستمی برای بررسی عملکرد قلب در هنگام ورزش است. این حسگر اطلاعات را دریافت کرده و آنها را با ساعت یا از طریق اپلیکیشن ویژهای به اشتراک میگذارد.
بد نیست بدانید که این کمربند هوشمند GPS داخلی نداشته و به این دلیل برای دنبال کردن مسیری که ورزشکاران طی میکنند ، احتمالا مشکل خواهد داشت. با این حال اما باتری این محصول نقطه قوت آن به حساب میآید که میتواند تنها با یک باتری ساعت تا یک سال بدون نیاز به شارژ به صورت مدام کار بکند.
این روزها ابزارهای مختلف الکترونیکی کاربردهای فراوانی در زندگی روزمره افراد یافته اند. کاهش حجم این دستگاه ها نسبت به گذشته ، سبب شده گرایش برای درهم آمیزی آنها در قالب برخی وسایل معمولی افزایش یابد. حالا کار به جایی رسیده که صنعت پوشاک نیز از این موج بزرگ در امان نمانده است.
حوزه «لباس های دیجیتالی» که از حدود دو دهه پیش مطرح شده پیشرفت های زیادی را پشت سر گذاشته و البته امیدهای زیادی را نیز بوجود آورده است. خلاصه این که شاید روزی دیگر نیاز به حمل تبلت یا تلفن همراه هوشمند نباشد و همه امکاناتی که به آن نیاز داریم در لباس هایمان جاسازی شده باشد.
یک لباس هوشمند شاید از نظر خیلی ها یک کالای لوکس و سرگرم کننده ارزیابی شود تا یک نیاز جدی. اما باید اعتراف کرد با وجود این که برخی از حوزه های کاربرد این لباس ها بیشتر جنبه سرگرمی داشته، اما برخی کاربردهای جدی هم برای لباس های هوشمند در نظر گرفته شده است؛ کاربردهایی که می تواند به بهبود کیفیت زندگی کمک شایانی کند. در ادامه نگاهی به برخی از دستاوردهای بشر در ساخت لباس های دیجیتالی و هوشمند خواهیم داشت.

نخستین لباس هوشمند برای پایش سلامت فرد

zang162_21.jpg

این لباس که شاید بتوان آن را از نخستین لباس های دیجیتالی نامید، حدود دو دهه گذشته از سوی پژوهشگران ایالات متحده برای استفاده های نظامی طراحی شد. اندازه گیری ضربان قلب و میزان تنفس فرد با استفاده از فیبرهای نوری و حسگرهای موجود در پارچه این لباس، از اصلی ترین کارکردهای آن است. همچنین این لباس هوشمند می تواند موقعیت گلوله را در بدن سرباز زخمی شده در نبرد نشان دهد. در این لباس یک سیگنال نوری از یک سو به سوی دیگر لباس ارسال می شود. اگر تابش نور نتواند به سوی دیگر برسد، می توان نتیجه گرفت که سرباز تیر خورده است. در این صورت نور تابیده شده بازگشته و محل اصابت گلوله و سوراخ شدن لباس را نشان می دهد. این لباس همچنین علایم حیاتی نظیر تپش قلب و میزان تنفس سرباز را اندازه گیری می کند.

 بررسی اوضاع روحی با لباس دیجیتالی
با گسترش چشمگیر گوشی های همراه هوشمند، راه برای بسیاری از نوآوری ها هموارتر شده است. تولید لباس های هوشمند نیز از این امر مستثنی نبوده است. چندی پیش گروهی از دانشمندان موفق به طراحی نوعی لباس شدند که می تواند با شناسایی وضع روحی فرد، اقداماتی برای بازگرداندن او به حالت تعادل انجام دهد.
حسگرهای بسیار ریز موجود در این لباس می تواند ضربان قلب، دمای بدن و حتی میزان رسانایی پوست را (که از مهم ترین شاخص های فیزیولوژیکی برای تعیین حالت روانی فرد است) اندازه گیری نماید. سپس این داده ها از طریق گوشی تلفن همراه به یک پایگاه داده ارسال شده و پایگاه داده نیز با توجه به وضع فعلی و نیز علاقه مندی های کلی فرد، پاسخ مناسب را ارسال می نماید.
در این لباس یک صفحه نمایش مجهز به لامپ هایLEDوجود دارد که می تواند جملاتی امیدبخش را در مواقعی که فرد غمزده و ناراحت است، نمایش دهد. همچنین بلندگوهای قرارگرفته در کلاه این لباس می تواند موسیقی مناسب، یک پیغام امیدبخش و حتی چند لطیفه بامزه را پخش کند.

مراقبت از سلامت قلب با جلیقه هوشمند
نوعی جلیقه ویژه ای با نامMagicرا که از سوی گروهی از پژوهشگران ایتالیایی طراحی شده است، می توان یکی از کاربردی ترین لباس های دیجیتالی طراحی شده تاکنون دانست. این جلیقه که از پارچه ای رسانا ساخته شده می تواند ضربان قلب و میزان تنفس فرد را اندازه گیری کرده و اطلاعات را به یک مرکز پردازنده ارسال کند. این جلیقه در شرایط مختلف مورد آزمایش قرار گرفته است. برای نمونه ، از کسانی که بعد از مراقبت های اولیه و پس از حمله قلبی در بیمارستان بستری شده بودند خواسته شد این جلیقه را به مدت چند روز به تن کنند. اطلاعات دریافتی از وضع سلامت فرد برای پزشک متخصص قلب ارسال می شد و به این ترتیب امکان بررسی سلامت فرد حتی پس از مرخص شدن از بیمارستان فراهم شد.
همچنین این جلیقه از سوی گروهی از کوهنوردانی که قصد صعود به قله اورست را داشتند نیز مورد استفاده قرار گرفت. به این ترتیب وضع جسمی این کوهنوردان در هنگام فعالیت و نیز خواب به یک مرکز پزشکی ارسال می شد. راحت بودن این جلیقه و نیز قابلیت انطباق با اندازه های مختلف بدنی افراد و قابل شست وشو بودن، از اصلی ترین ویژگی های این لباس هوشمند است.

طراحی لباس هوشمند برای جلوگیری از زخم بستر
بسیاری از افرادی که به دلیل برخی سوانح یا بیماری ها مجبور به دراز کشیدن پیوسته بر روی تخت هستند و توانایی جابه جا شدن روی تخت را ندارند، با مشکلی به نام زخم بستر روبه رو می شوند. در واقع فشار مستمر بر روی برخی بخش های پوست و بدن ، به آسیب آن نواحی منجر می شود. در این وضع پرستاران هرازگاهی فرد را بر روی تخت جابه جا می کنند.
 اما طراحی لباس هوشمند شاید بتواند پایانی بر این داستان دردناک باشد. دانشمندان در پروژه ای طولانی توانستند لباسی طراحی کنند که می تواند میزان گردش خون، اکسیژن و نیز مواد مغذی موردنیاز بخش های مختلف بدن را ارزیابی کند. این لباس مجهز به مجموعه ای از الکترودهاست که در صورت نیاز، شوک های خفیفی را به بخش های مشخصی از بدن وارد کرده تا سبب افزایش گردش خون در آن ناحیه شود. به این ترتیب احتمال بروز زخم بستر به شدت کاهش می یابد.

طراحی کفش هوشمند

zang162_22.jpg

پای انسان را قلب دوم او می نامند. به همین دلیل در طراحی کفش، ملاحظات مختلف پزشکی مدنظر قرار می گیرد. با فرسودگی بخش های مختلف کفش، این قابلیت ها کاهش یافته و در نتیجه احتمال بروز برخی آسیب ها به فردی که آن را به پا می کند، وجود دارد. مشکل اینجاست که در برخی موارد، شناسایی فرسودگی های جزئی ولی تاثیرگذار کفش و به خصوص بخش هایی که زیاد دیده نمی شود ، دشوار است. در واقع در این حالت، کفش از نظر ظاهری چندان فرسوده به نظر نمی رسد، اما از نظر ساختاری دیگر نمی تواند از سلامت پا حفاظت کرده و حتی می تواند به بروز آسیب های جدی به فرد منجر شود.
در این میان نوعی کفش با حسگرهای داخلی طراحی شده است. این حسگرها که در پاشنه یا کف کفش قرار می گیرد می تواند اطلاعاتی در مورد وضع کفش را به دستگاه مبتنی بر iOSفرد ارسال نماید. به این ترتیب در صورت فرسودگی بیش از استاندارد پاشنه یا کف کفش ، کاربر را از این مساله آگاه می کند.
همچنین به تازگی نوعی کفش هوشمند رونمایی شده است که می تواند از طریق بلندگوهای قرار گرفته در زبانه خود، پیغام هایی ویژه به فردی که آن را به پا دارد، اعلام کند. این کفش مجهز به شتاب سنج، ژیروسکوپ است و از قابلیت برقراری ارتباط با تلفن همراه با استفاده از بلوتوث نیز برخوردار است. این کفش پس از بررسی سرعت و میزان تحرک فرد، یکی از 250 پیغام ضبط شده را برای تشویق فرد به ادامه فعالیت فعلی یا غرزدن برای دست کشیدن از تنبلی و افزایش سرعت را پخش می کند.

لباسهای هوشمند با قابلیت انتقال داده های الکترونیکی

zang162_20.jpg

 شرکت بریتانیایی Intelligent Textiles لباس هوشمندی را طراحی کرده است که الیاف به کار رفته در آن قابلیت انتقال الکتریسیته و دادههای الکترونیکی را دارا هستند. این شرکت لباس ابداعی خود را در قالب چند یونیفورم در معرض دید عموم قرار داده است. این لباس هوشمند میتواند نیروی الکتریسیته مورد نیاز خود را از یک باتری قابلشارژ تامین کند و سپس آن را به مقصد مورد نظر انتقال دهد.
این لباس علاوه بر انتقال الکتریسیته قابلیت انتقال دادههای الکترونیکی را دارد و میتوان از آن به عنوان نوعی رایانه پوشیدنی استفاده کرد. شرکت مذکور از این الیاف در ساخت چند جلیقه، پیراهن، کلاه ایمنی، کولهپشتی و دستکش استفاده کرده و آنها را در معرض دید عموم قرار داده است.
هماکنون این شرکت در حال طراحی یک صفحه کلید پارچهای است که قرار است روی این لباس نصب شود. پیشبینیها حاکی از این است که این لباسها در اواخر سالجاری به صورت محدود مورد استفاده قرار گیرد، اما مصرف گسترده و عمومیتر آن در سال 2015 صورت خواهد گرفت.


شارژ شدن لباس هوشمند با هر بار شستشو

zang162_23.jpg

یک شرکت فرانسوی لباسی کاملا کاربردی تولید کرده است که جایزه نوآوری درزمینهی سلامت CES 2014 را نیز ازآن خود کرده است. این لباس با پارچههای هوشمند تهیه شده که همراه با میکروحسگرهای پایشگر با مقاومت بالا در برابر خستگی و پارگی است. این پارچه هوشمند قادر است دمای بدن، نرخ تنفس، میزان نبض و حرکت فرد را با استفاده از GPS سنجش کنند. همچنین این پارچه را میتوان در هر لباسی به کار برد، دستکش، شلوار یا پیراهن تفاوتی ندارند و میتوان آنها

نظرات کاربران

ثبت نظر شما